新硎初试 新硎初试 · 仿真实验室技术栈揭秘

我们的城市每天都在变化，包括感知物质空的变化和大量存在的经济和社会发展。有风格特色变化快的装修，也有长期缓慢的装修。从现有的研究可以看出，定量方法已经成为城市研究中的常用方法；大量新兴城市现象和问题的视觉表达离不开定量分析的支持。这种通过一系列数学公式描述城市发展变化的规律和内在机制的方法，可以为我们揭示城市现象的出现，解决城市问题，促进城市未来发展提供更科学的依据。

城市模拟实验室是城市治理的智能决策平台，从数据采集、评估预警、模拟和智能决策四个层面，实现数据资源的综合管理和运营、城市运营指标的监控和可视化、模型和算法的自动运行、城市未来发展的在线预览。本文将介绍城市模拟背后的关键技术。

城市仿真平台在技术架构上分为三个层次:数据访问管理、后台运维、业务应用。该平台需要实现系统可配置、数据可配置、索引可管理、模型可访问、服务可控制，业务应用需要具有查看数据、挖掘数据、模拟和预测以及辅助决策的能力。

城市仿真平台架构图城市仿真平台架构图

1.指标管理数据是规划的基础。判断一个城市的好坏，首先要学会看数据，把问题形象化。在这里，我们将城市划分为几个特殊的领域，然后将数据分类到每个领域，并总结出一套指标体系来管理指标。根据这组指标数据与其对应阈值的对比，可以定量的判断某个特定领域的某个模块在城市中的好坏。

指标管理系统架构图索引管理系统架构图

指标可以在系统中管理，可以多维配置，指标元数据可以灵活配置。指标的计算方法可以通过配置计算模型定制；指数计算模型已经计算多次，可以跟踪历史记录；数据字典可以解释索引监控值中的值。2.模型管理指标可以直观地反映城市规划的质量。指标值的主要来源是通过模型计算的。模型管理系统承担数据资源管理，根据指标的计算公式建立指标计算模型，并将模型部署到生产环境中，供指标管理系统和应用系统调用；为了判断一个决策是否能达到预期的效果，仿真实验室提供了一个预览仿真的机制，可以将决策方案与数据模型结合起来，然后通过数据可视化直观地呈现结果，这也离不开模型管理系统的支持。

模型管理系统架构图模型管理系统架构图

模型管理系统由模型管理、任务调度和计算服务组成。

模型管理以算法、模型为核心，具有算法注册和管理、模型构建、模型管理和模型计算的能力；任务调度中心响应外部命令和输入数据，调用运行时服务，获取计算模型，将计算任务按资源分发，对作业流进行编排、监管和干预；计算框架集成模型运算的环境，接受调度中心分发的任务，进行逻辑运算，产生相应的输出。3、前端应用

用指标，算法，模型等。，如何展现数据的价值，让数据说话，如何更直观简洁地提供人机交互，从而实现仿真，是设计前端应用的关键考虑因素。

城市仿真前端应用架构图城市模拟前端应用架构图

为了支持数据收集、评估和预警、模拟、智能决策等应用，我们设计了以下核心功能:

(1)数据可视化

空之间的数据根据模板进行渲染，根据图层类型可以分为点、线、面三个模板，也可以分为散点图、热图、面积图、路径图等。根据各层的业务属性来选择。至于指标值，空之间的维度可分为市级指标、区级指标、落在地块上的等级指标等。，时间维度可分为状态值/监控值(年、月、日)、计划值等。鉴于这些特点，我们采用图表和地图相结合的方式来可视化索引。本文主要使用Echarts图表、Echarts地图和ArcGIS api渲染。

人口数据色彩散点图人口数据的彩色散点图

指标可视化指示器可视化

(2)二维和三维整合

2D和3D的无缝衔接，可以从不同的视角更直观地展现空之间的数据特征，同时也使得3D动画的实现成为可能。ArcGIS api 4.x开始支持3D场景。我们基于4.x的api开发了自己的地图引擎，支持2D和3D之间的无缝切换，2D和3D场景共享相同的数据。

二三维一体化二维三维集成

(3)动态效应

在数据的可视化和一些场景的表达中，使用动态效果会有更好的显示效果。比如暴雨后，可以利用动力效应模拟城市积水深度随时间的变化。我们开发了一套基于canvas和WebGL的动态api来实现一些很酷的效果。

动效动力效应

(4)预警

我们的后台监控服务在监控指标值或模型计算结果时，有两种方式将预警信息反馈给相关人员。我们集成了短信服务，可以向相关人员发送短信通知。另外，对于登录应用系统的用户，通过websocket将预警信息推送到应用系统客户端，客户端以预警列表和地图投放的形式给出预警。

模型预警可视化模型预警可视化

(5)体检评估

城市体检评估针对现有项目评估模板，对不同城市项目进行体检评估，生成最新数据的评估报告，查看历史评估报告。具体实现过程如下:(1)通过模板中挂接的指标id和维度，动态获取图表的指标值和结构分布趋势；通过网络工作人员请求数据和处理模板内容，以避免页面阻塞；使用Quill富文本编辑器，支持常规文本编辑，支持表格插入，支持图片插入，调整图片大小；最后，通过word导出插件将报告导出为Word文档。

城市体检评估城市体检评估

城市模拟实验室作为集“数据”、“指标”和“模型”于一体的有机生命体，为城市建立了一套全面的指标体系，用数据准确量化城市的状态，并结合实际应用场景对城市进行可视化模拟，最终为我们构建一个动态的虚拟城市，成为城市运行状态的“仪表盘”。在由物理空和社会空组成的数据空下，通过对数据的分析和分类，通过智能模拟，模拟出准确快速的计算结果，进行动态监测，预览实际场景，从而得出城市规划的最优解，最终辅助城市规划做出合理决策。